Собственные нужды электростанции или подстанции — это совокупность вспомогательных установок и относящейся к ним электрической части, обеспечивающих работу электростанции или подстанции.
Выбор электрических схем СН зависит прежде всего от того, что собой представляет данная электростанция или подстанция, какие рассматриваемому объекту необходимо иметь механизмы СН для возможности ведения нормального технологического процесса производства электроэнергии и тепла, преобразования (одного уровня напряжения в другой) или передачи электроэнергии.
Наиболее сложные схемы электрических соединений СН приходится создавать на ТЭС, в особенности на блочных электростанциях большой мощности, и АЭС, где необходимо обеспечить надежное питание электродвигателей большого количества механизмов СН.
На ТЭС к наиболее ответственным относятся циркуляционные, питательные и конденсатные насосы, дутьевые вентиляторы и дымососы, маслонасосы смазки подшипников турбоагрегатов, питатели пыли; на ГЭС — маслонапорные установки (МНУ) для регулирования гидротурбин и закрытия в аварийных условиях щитов и дроссельных затворов, прекращающих поступление воды в турбины, а также насосы технического водоснабжения для охлаждения пяты и подшипников гидроагрегатов и охлаждения генераторов; на подстанциях и в РУ электростанций — противопожарные насосы, установки дутьевого и водомасляного охлаждения трансформаторов (автотрансформаторов), служащих для связи с энергосистемой или для работы в блоке с генераторами, насосы технического водоснабжения для охлаждения синхронных компенсаторов и т. д.
Кроме указанных, на электростанциях и подстанциях много и других электроприемников механизмов СН, требующих надежного электропитания. В связи с этим при выборе электрических схем СН приняты следующие положения: широкое секционирование сборных шин; подключение взаиморезервируемых механизмов к различным секциям и питание этих секций не менее чем от двух независимых источников; подключение источников питания СН электростанций, имеющих шины генераторного напряжения, к разным секциям этих шин; подключение рабочих трансформаторов СН (ТСН) блока на блочных электростанциях на ответвлении между генератором и силовым трансформатором.
На напряжении 10—24 кВ соединения между мощными генераторами и трансформаторами и ответвления к трансформаторам СН выполняются пофазными экранированными токопроводами с возможностью резервирования питания СН со стороны шин высшего напряжения, к которым подключены линии, связывающие электростанцию с энергосистемой.
Собственные нужды ТЭС и АЭС имеют электродвигатели с большим диапазоном мощности — от нескольких киловатт до нескольких мегаватт. Так, например, электродвигатели питательных насосов на ТЭС с блоками по 200 МВт имеют мощность по 8 МВт каждый.
В связи с этим схемы СН ТЭС и АЭС, как правило, предусматривают питание своих электроприемников на напряжениях 6 или 10 и 0,4 кВ. На ГЭС и подстанциях электродвигатели имеют мощность до 100 кВт и их питание обычно осуществляется на напряжении 0,4 кВ.
Схема рабочего и резервного питания СН должна обеспечивать надежную работу отдельных блоков и всей электростанции или подстанции в целом. При этом не должно быть таких узлов, повреждение которых могло бы привести к отключению более чем одного агрегата (блока). Схема СН должна иметь необходимые устройства автоматического включения резерва (АВР), обеспечивающие при исчезновении напряжения на шинах СН включение резервных источников на эти шины, а также устройства включения резервных механизмов СН и отключения неответственных механизмов СН при авариях, связанных с глубоким понижением напряжения и т. д.
На рис. 1.3 показана схема электрических соединений СН ТЭС, на которой установлено три блока мощностью по 100 МВт. Каждая из секций СН 6 кВ питается на ответвлении от своего генератора через трансформатор 10/6 кВ, поскольку напряжение у генераторов 10, а у электродвигателей 6 кВ.
Блоки до 120 МВт имеют по одной секции на котел. Блоки мощностью 160 МВт и более имеют ТСН с расщепленными обмотками и две секции 6 кВ на котел. Резервный ТСН подключен к шинам 110 или 220 кВ.
Мощность резервного трансформатора выбирается практически на ступень выше мощности рабочих трансформаторов для обеспечения самозапуска электродвигателей ответственных механизмов СН (допустимо отключение неответственных механизмов при аварийном отключении рабочего трансформатора и автоматическом вводе резервного трансформатора). Перерыв питания при АВР определяется суммой времени отключения выключателя и времени действия системы АВР и составляет примерно 2,5 с.
В течение этого времени ответственные двигатели затормаживаются и после включения резервного трансформатора и восстановления напряжения на шинах СН происходит их самозапуск.
Рис. 1.3 Схема СН ГРЭС с питанием электродвигателей (не показано присоединение ко 2 и 3 секциям электродвигателей СН 6 кВ)
Резервный трансформатор в приведенной схеме должен также обеспечить замену рабочего трансформатора СН одного блока и одновременный пуск или аварийную остановку второго блока, так как рабочие трансформаторы не могут обеспечить питание СН блока при пуске и останове.
Резервирование питания секций осуществляется от резервных трансформаторов по магистралям резервного питания 6 кВ. Магистрали резервного питания секционируются выключателями через два-три блока и имеют выключатели на вводе от резервных трансформаторов. Магистрали резервного питания и ответвления от них к секциям 6 кВ СН для обеспечения надежности питания выполняются закрытыми токопроводами.
На стороне 6 кВ применяется комплектное распределительное устройство (КРУ) заводского изготовления, выключатели в котором установлены на выкатных тележках для безопасности и удобства ремонта и обслуживания. Присоединение выключателей к шинам 6 кВ осуществляется через разъемные контакты, которые выполняют роль разъединителей. На рис. 1.3 белыми квадратами показаны нормально включенные выключатели, черными — нормально отключённые. Их включение производится автоматически при необходимости ввода резерва.
На напряжении 0,4/0,23 кВ установлены щиты СН с автоматическими выключателями для питания сборок и других электроприемников СН. Эти автоматические выключатели позволяют автоматически включать резервные ТСН и электродвигатели при отключении или отказе рабочих, а также осуществляют защиту кабельных линий и электроприемников.
На подстанциях 330 кВ и выше питание рабочих и резервных трансформаторов СН 6 кВ осуществляется от обмоток низшего напряжения мощных автотрансформаторов или ответвлениями от линий 35—110 кВ, проходящих вблизи подстанции. В последнем случае используются комплектные трансформаторные подстанции блочного исполнения (КТПБ) заводского изготовления с двумя трансформаторами 35—110/6 кВ со схемой «мостик» на высокой стороне и одиночной секционированной системой шин на стороне 6 кВ. Распределительное устройство СН 6 кВ в КТПБ выполнено при помощи шкафов КРУН (КРУ наружной установки).
Особенности построения первичных схем электрических соединений соответствующим образом сказываются на организации вторичных цепей. Так, например, в полуторной схеме вторичные цепи для индивидуальных выключателей присоединений и для выключателей, общих для двух присоединений, выполняются различно В РУ с двойной системой шин, где при оперативных переключениях требуется выполнять большое количество переключений с помощью разъединителей, необходимо иметь реле-повторители их положения.
На энергообъектах при оперативных переключениях в схемах первичных соединений (замене линейного выключателя обходным, выводе в ремонт одного из двух выключателей присоединения при общих выключателях на два присоединения и в других подобных случаях) возникает необходимость в соответствующих изменениях режима работы защит и автоматики. Это обстоятельство должно учитываться при построении вторичных пеней и в процессе эксплуатации.
Главная схема электрических соединений электростанций или подстанций влияет также на выбор видов защит и автоматики, которые необходимо иметь на энергообъекте. Так, например, при наличии сборных шин РУ последние должны иметь дифференциальную защиту и необходимые для этого весьма разветвленные вторичные цепи. Построение главных схем сказывается и на схемах измерений и других вторичных устройств.
Не представляя себе применяемых на электростанциях и подстанциях схем первичных соединений и их особенностей, нельзя правильно выполнить и эксплуатировать вторичные устройства и их цепи. В последующих главах вторичные устройства рассматриваются на примере некоторых приведенных выше первичных схем электрических соединений.
